Сведения о водно-химическом режиме АЭС с ВВЭР и РБМК

Водно-химические процессы на АЭС

Водно-химический режим станции (ВХР) – это система организационно-технических мероприятий, направленных на обеспечение и поддержание норм качества водного теплоносителя и допустимого состояния внутренних поверхностей оборудования основного контура в целях достижения безаварийной и экономичной работы оборудования в течение проектного срока эксплуатации.

ВХР – комплекс мероприятий, направленных на обеспечение оптимальных водных режимов основного и вспомогательных контуров АЭС, чтобы обеспечить:

  • безопасный уровень отложений теплопередающих поверхностях (СПП, ПНД, оболочки ТВЭЛ)
  • коррозионную стойкость конструкционных материалов основного пароводяного тракта
  • качество насыщенного пара, не вызывающего отложений в проточной части турбины.

Водно-химический режим на АЭС с ВВЭР

ВХР I контура:

ВХР 1-го контура ВВЭР-1000 является коррекционным. В качестве корректирующих добавок в теплоноситель вводят борную кислоту, гидроокись калия либо гидроксид лития.

Бор используется в качестве мягкого регулирования реактивности реактора.

При воздействии ионизирующего излучения в воде 1-го контура происходят различные радиационно-химические реакции, следствием чего является изменение состава воды и растворов, используемых в качестве теплоносителя.

В 1-м контуре существует специфическое явление – радиолиз воды, замедляющийся в присутствии водорода. Именно поэтому для подавления радиолиза воды необходимо поддерживать повышенную концентрацию водорода в теплоносителе. Для этого вводится аммиак.

Содержание продуктов коррозии в 1-м контуре обусловлено скоростью коррозионных процессов. При облучении в активной зоне реактора продукты коррозии активируются в процессе циркуляции и откладываются на внутренних поверхностях оборудования. Кроме того, они значительно влияют на технические характеристики теплообменного оборудования, ухудшают радиационную обстановку, а также вызывают необходимость проведения дезактивации оборудования.

ВХР I контура:

Задачами ВХР 2-го контура являются:

  • борьба с отложениями в ПГ
  • снижение скорости коррозии всех конструкционных материалов.

Для выполнения поставленных задач ВХР 2-го контура должен обеспечивать:

  • минимальное количество отложений на теплообменной поверхности ПГ, в проточной части турбин и в конденсационно-питательном тракте
  • предотвращение коррозионных и коррозионно-эрозионных повреждений конструкционных материалов ПГ, оборудования и трубопроводов
  • низкое содержание кислорода в конденсате и питательной воде
  • стабильное содержание величины рН питательной воды.

Изначально во 2-м контуре АЭС с ВВЭР поддерживался гидразинно-аммиачный ВХР. Но водная фаза пароводяной смеси, содержащая аммиак, имела пониженное значение рН. Подобное распределение аммиака приводило к усиленной коррозии металла.

На некоторых АЭС с ВВЭР-1000 при отсутствии оборудования второго контура, изготовленного из медных сплавов, повышения рН добиваются за счет значительного увеличения концентрации аммиака в питательной воде.

На данный момент на всех АЭС с ВВЭР-1000 России применяется ВХР с использованием высших аминов (этаноламин, диметиламин и триэтаноламин).

 При переходе на этаноламиновый режим, с поддержанием в питательной воде ПГ рН -9,0-9,2, было достигнуто заметное снижение общей концентрации железа в питательной воде. Другим очевидным преимуществом было заметное уменьшение скорости накопления шлама в паpогенеpатоpах  в течение кампании.

В новых проектах отсутствует оборудование из медьсодержащих сплавов, поэтому во втором контуре поддерживается аммиачно-этаноламиновый водно-химический режим с поддержанием в питательной воде ПГ рН -9,5-9,7.

Водно-химический режим на АЭС с РБМК

На АЭС с РБМК-1000 принят нейтральный безкоррекционный ВХР без подавления радиолиза воды.

Особенностями данного ВХР являются:

  • отсутствие добавок в теплоноситель
  • отсутствие систем подавления радиолиза воды специальными методами
  • высокая чистота питательной воды.

Водный режим поддерживается нейтральным, т.е. рН=7, измеренный при Т=25 °С за счет очистки воды методом ионного обмена.

Радиолиз воды в реакторах типа РБМК не подавляется. Следствием этого является то, что водород и кислород, образовавшиеся в процессе радиолиза воды, уносятся с насыщенным паром и способствуют обескислороживанию реакторной воды. Низкое содержание кислорода в воде способствует торможению коррозионных процессов. Также, при радиолизе воды образуется перекись водорода, вызывающая в результате термического и радиационного разложения образование на поверхности стали магнетита и магемита, которые снижают скорость коррозии.

Для снижения коррозии углеродистой стали, а также загрязнения питательной воды железом при нейтральном ВХР должна быть обеспечена чистота питательной воды. Продукты коррозии, образовавшиеся в КМПЦ и поступившие с питательной водой из КПТ, способствуют росту отложений на оборудовании и тробопроводах. Наличие в этих накоплениях радионуклидов приводит к необходимости дезактивации оборудования, а также в целом ухудшают радиационную обстановку.

Особенностью ВХР является наличие в воде и паре большого количества радиолитического кислорода и небольшого количества перекиси водорода, т.е. имеет радиационный характер. Данное обстоятельство накладывает требования на выбор конструкционных материалов. 

Кроме того, организация ВХР для одноконтурных АЭС обязательно включает очистку всего потока турбинного конденсата и продувочной воды контура циркуляции.